Вы здесь

Підвищення ефективності землерийно-транспортних машин (на прикладі бульдозерів)

Автор: 
Тулузов Олег Георгійович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2006
Артикул:
0406U003652
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РАБОЧИХ ОРГАНОВ БУЛЬДОЗЕРОВ С ГРУНТОМ.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ МАШИН
2.1. Анализ рабочего процесса бульдозеров
Современные условия рыночных отношений предусматривают необходимость
производства бульдозеров с наилучшими технико-экономическими показателями
производственного и технического потенциалов: производительности и надежности.
Разработка и организация серийного производства строительных и дорожных машин в
Украине, обеспечение достаточно высокого уровня качества машиностроительной
продукции связаны с указанными показателями. Особой остроты проблемы
производительности и надежности достигают в условиях расширения производства
малосерийных изделий при резком сокращении сроков их разработки, испытаний и
постановки на серийное производство. В такой ситуации очевидна необходимость
глубокого всестороннего изучения и анализа рабочих процессов машин, в
частности, режимов копания грунта.
Это позволит на стадии проектирования прогнозировать нагруженность машин и, на
этой основе, оценивать их производительность, прочность и долговечность силовых
элементов, характеристики эргономики, следовательно, прогнозировать
эффективность машин, что является целью этой работы.
При закупке машин за рубежом необходимо оценить, в первую очередь, параметры РО
для сравнения их на основе разработок теории резания грунта.
Разработка теории резания и копания грунта РО МЗР осложняются специфическими
особенностями грунта, а именно: прочностные и деформационные характеристики
грунта изменяются в широких пределах при изменении плотности и влажности
грунта; они меняются в пространстве и могут быть различны не только в
направлении движения машины, но и по ширине РО [1, 74].
Для определения характеристик распределения свойств грунта требуется
оперативное их измерение, что может быть осуществлено применением плотномеров
различного вида с набором необходимых наконечников. Полученные данные позволяют
оценить характер деформирования и разрушения грунта, разработать расчетные
схемы, дающие возможность расчета сопротивлений резанию и копанию.
Характеристикой, которая давала бы достаточную информацию о деформационных
свойствах грунта, может быть коэффициент его полной деформации С. Этот
коэффициент был предложен А.К. Бируля [16] в зависимости связывающей контактные
напряжения у на границе среда – площадка и деформацию Х уплотняемой среды. Эта
зависимость по [16] представляется в виде
у = С ЧХм, (2.1)
где м = f(W )– показатель степени, зависящий, в первую очередь, от влажности
грунта W. При W >F > м =0, при W=(0,7ё0,8)ЧF > м =0,5, при W=(0,4ё0,7)ЧF > м
=1, где F – верхний предел пластичности грунта, а С – коэффициент полной
деформации определяется обычно вдавливанием в грунт плоского круглого штампа
[66] ,
тогда , (2.2)
где Р – усилие вдавливания; и – диаметр и осадка штампа.
Процессы взаимодействия с грунтом штампа и наконечника ударника различны: в
первом случае это статическое воздействие на грунт, во втором – динамическое,
ударное. Поэтому в дальнейшем будем говорить о С, как о коэффициенте
статической деформации, а о коэффициенте деформации, полученном с помощью
ударника, – динамическом коэффициенте. Как показано в [48], полная деформация
грунта наконечником ударника определяется зависимостью
, (2.3)
где – погружение за первый удар; – число ударов ударником ДорНИИ. Отсюда
погружение за первый удар равно
. (2.4)
Так как общее погружение ударника равно 10 см, то
. (2.5)
Начальная скорость наконечника в момент соприкасания с грунтом подсчитанная по
закону удара неупругих тел
, (2.6)
где – масса всего ударника; – масса груза, – высота падения груза.
Время удара ударника о грунт . Для наиболее распространенного ударника (с
массой падающего груза кг, общей массой 4,5кг, высотой падения м, глубиной
погружения 0,1м) динамический коэффициент полной деформации определяется после
некоторых преобразований зависимостью
при площади сечения круглого наконечника 1 см2.
По данным И.А. Недорезова [69] сцепление связано с числом ударов ударника
ДорНИИ зависимостью (размерность МПа).
Тогда зависимость для определения сопротивлений резанию (максимальной силы
сдвига элемента) [74]
, (2.7)
где и – размеры среза: ширина и глубина; - сопротивление наполнения РО; –
соответственно углы резания, внутреннего трения и сдвига грунта.
Зависимость для определения силы, необходимой для вдавливания ножа в грунт при
показателе
, (2.8)
где – угол внешнего трения грунта о сталь; S – шаг сдвига
; . (2.9)
Таким образом, найдены основные зависимости для определения сопротивления
резания грунта бульдозером, частот отделения элементов грунта от массива.
Стоит отметить, что вследствие неравномерного распределения свойств грунта в
пространстве чаще происходит неравномерное отделение элементов грунта по длине
ножа. Если учесть по Ю.А. Ветрову, что средняя ширина сдвига b=3h, то среднее
значение силы составляет , (2.10)
а частота , (2.11)
где VМ – скорость машины.
Для бульдозера существенное значение в математическом описании рабочего
процесса имеют представление о времени цикла нагружения, его составляющих, а,
следовательно, о числе циклов в единицу времени в зависимости от параметров
машины. Время резания (копания) грунта в рабочем цикле машины определяет низкую
частоту нагружения и зависит главным образом от условий эксплуатации,
грунтового фона, состояния машины, квалификации оператора, вида работ. Время
копания при работе бульдозера определяется исходя из следующих зависимостей:
; ; ; ; ; ; ; ; .
Таким обра